Regulação da Expressão Gênica I
1-Considerações gerais
2-Princípios da regulação gênica
3-Regulação gênica em
procariotos:Operon lac
Edmar Vaz de Andrade
home.ufam.edu.br/~edandrade
1-Considerações gerais
Controle dos Níveis de Proteínas Celulares
1-Início da transcrição
2-Processamento póstranscricional
Gene
DNA
Transcrição
Nucleotídeos
Processamento
pós-transcricional
3-Degradação do mRNA
4-Tradução
5-Modificações póstraducionais
6-Degradação das
proteínas
7-Endereçamento
Degradação
do mRNA
Tradução
Proteína
inativa
Processamento
pós-traducional
Endereçamento
e transporte
Aminoácidos
Degradação
de proteínas
Proteína
ativa
1-Considerações gerais
Regulação ao Nível do Início da
Transcrição
• Biossínteses desnecessárias podem ser
interrompidas antes que haja consumo de
energia.
• Coordenar a regulação de genes múltiplos,
cujos produtos têm atividades relacionadas.
1-Considerações gerais
Padrão de Expressão Gênica
• Expressão gênica constitutiva: sem
regulação aparente
• Expressão gênica regulada: expressão
alterada em determinadas situações
– Indução
– Repressão
2-Princípios da regulação gênica
• A transcrição é mediada e regulada por
interações de diferentes proteínas com
o DNA
• Componente central: RNA polimerase
Regulação da Expressão Gênica:
Modula a interação da RNA polimerase
com a região promotora bem como a
sua atividade catalítica.
2-Princípios da regulação gênica
Sítio de início da
síntese de RNA
(+1)
Elemento UP
Região -35
Região -10
TTGACA
TATAAT
Representação esquemática de seqüência
conservada em promotores de E. coli
2-Princípios da regulação gênica
Fatores que influenciam a taxa de
transcrição:
• Afinidade do promotor pela enzima
• Proteínas reguladoras:
– Repressores: se ligam ao DNA em regiões
denominadas operadores
– Ativadores: se ligam ao DNA em regiões
adjacentes a um promotor (Ex.: elemento UP)
• Sinais moleculares/Mediadores químicos (Ex.:
cAMP)
– Modulam a atividade das proteínas
reguladoras
3-Regulação gênica em
procariotos: Operon lac
Galactosídeo
permease
Lactose
Regulação coordenada de genes do
Intracelular
metabolismo da lactose na E. coli
+1
5’
3’
CAP
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Região
Genes Funcionais
reguladora da
transcrição (≈100 Z: Betapares de bases) galactosidase
Y: Galactosídeo
permease
Lactose
β-galactosidase
Alolactose
β-galactosidase
A: Transacetilase
Galactose
Glicose
3-Operon lac
Proteína
CAP inativa
5’
3’
Repressor lac
ativo
RNAp
XX
CAP
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Repressor lac
Transcrição basal de
mRNA esporádica
Lactose indisponível
Glicose disponível (baixo cAMP)
Regulação Negativa
3-Operon lac
Repressor lac
ativo
Lactose/alolactose
Mediador Químico
Repressor lac
inativo
Proteína
CAP inativa
X
5’
3’
CAP
X
RNAp
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Transcrição basal de mRNA
Lactose disponível
Glicose disponível (baixo cAMP)
Repressão Catabólica
3-Operon lac
Repressor lac
ativo
Proteína
CAP inativa
cAMP
mediador
químico
Lactose/alolactose
Mediador Químico
Repressor lac
inativo
Proteína
CAP ativa
X
Regulação Positiva
5’
3’
CAP
RNAp
P
O
Z
Y
A
3’
5’
Alta transcrição de mRNA
Lactose disponível
Glicose indisponível (alto cAMP)
Para Discussão:
1. O que se entende por regulação da expressão gênica?
2. Discutir o efeito da glicose e da lacatose na modulação da
expressão dos genes do operon lac em Escherichia coli.
Quando não mencionado, as figuras apresentadas foram retiradas,
com ou sem modificações, das seguintes referências:
1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D. 2005.
“Biologia Celular e Molecular”, 5ª edição. Artmed Editora SA.
Porto Alegre-Brasil. (www.whfreeman.com/lodish)
2. LEHNINGER, A. L. NELSON, D. L e COX, M. M. 2000.
“Principles of Biochemistry”. 3ª Edition, Worth Publitions.